§33. Сходство человека с животными

Определения и обозначения

Млекопитающие — класс позвоночных животных, к которому относится человек. У них есть молочные железы, которыми самки выкармливают детёнышей, обычно имеется волосяной покров, а температура тела поддерживается относительно постоянной. Эти признаки помогают отнести человека к млекопитающим, даже если у взрослого человека волос на теле меньше, чем у многих других представителей класса.

Приматы — отряд млекопитающих, включающий человека и других животных, например лемуров и обезьян. Для многих приматов характерны хватательные кисти, ногти вместо когтей и глаза, направленные вперёд; зрение у них играет важную роль при передвижении и поиске пищи. Принадлежность к отряду показывает, с какими группами млекопитающих у человека особенно много общих черт.

Человекообразные обезьяны — группа приматов, близких к человеку по ряду анатомических, физиологических и генетических признаков. К ним относятся, например, шимпанзе, гориллы и орангутаны. Сравнение с ними помогает выявлять эволюционное родство, но не превращает их в «предков человека»: современные виды развивались по собственным линиям.

Гомологичные органы — органы общего происхождения, сходные по основному плану строения, хотя их функции могут различаться. Например, передние конечности человека и других позвоночных построены по общему плану, но используются по-разному. Понятие помогает отличать свидетельство родства от простого сходства функций: одинаковая задача ещё не доказывает одинаковое происхождение органов.

Как это устроено

Место человека в системе животных отражает последовательное включение в более крупные группы: от царства животных к типу хордовых, классу млекопитающих и отряду приматов. Каждая группа объединяет организмы по общим признакам и эволюционному родству. Поэтому сходство человека с животными не случайный набор совпадений: оно связано с тем, что у групп есть общие предки. Чем уже группа, тем больше характерных общих черт обычно обнаруживается у её представителей.

Внешнее и внутреннее строение человека во многом сходно со строением других приматов. Хватательная кисть и противопоставленный большой палец позволяют удерживать предметы, а ногти связаны с особенностями пальцев и манипуляций. Глаза, направленные вперёд, дают перекрывающиеся поля зрения; мозг сопоставляет изображения от двух глаз и оценивает расстояние. Сходный план скелета и расположение основных органов объясняются общим происхождением, хотя отдельные части тела приспособлены к разным способам передвижения.

Сходство физиологии связано с тем, что у человека и других животных сходно устроены основные системы органов. Кровообращение переносит вещества, дыхание обеспечивает газообмен, а пищеварение расщепляет пищу и позволяет усваивать питательные вещества. Обмен веществ, размножение и развитие также подчиняются общим биологическим закономерностям. При этом конкретные особенности процессов различаются: сходный принцип работы системы не означает полного совпадения её строения и функций у разных видов.

Зародыши человека и других позвоночных проходят сходные основные этапы формирования тела. На ранних стадиях закладываются структуры, связанные с общим планом строения позвоночных; затем они преобразуются в соответствии с наследственной программой каждого вида. Это сходство объясняется происхождением от общих предков и сохранением базовых механизмов развития. Оно не означает, что зародыш человека является взрослой особью другого животного или последовательно проходит взрослые стадии чужих видов.

У человека и человекообразных обезьян обнаруживают сходство генетического материала и многих белков. Чем меньше различий в сравниваемых последовательностях ДНК, тем вероятнее более близкое эволюционное родство, если сопоставляются соответствующие участки и учитываются данные разных признаков. Сходства возникли потому, что виды унаследовали часть материала от общих предков. Однако каждый современный вид имеет собственную историю развития, поэтому генетическое родство не означает ни полного тождества, ни происхождения человека от современных обезьян.

Общие признаки человека и других групп животных

Таблица помогает сопоставить, какие особенности относятся к широкому классу млекопитающих, а какие особенно выражены у приматов и человекообразных обезьян. В графах приведены обобщённые признаки: внутри каждой группы есть различия, поэтому их не следует считать описанием каждого вида без исключения. Сравнивайте строки по одному признаку и помните, что общий план строения может сочетаться с разными функциями.

Разбор задач

Задача 1. Определите, какие признаки объединяют человека с млекопитающими: наличие молочных желёз, жаберных щелей у взрослой особи, волосяной покров, теплокровность. Нужно выбрать признаки именно класса млекопитающих, а не случайные особенности отдельной стадии развития. Сравним каждый вариант с характерными признаками класса.

1. Молочные железы — признак млекопитающих: они связаны с выкармливанием детёнышей.
2. Жаберные щели у взрослой особи не являются общим признаком млекопитающих; у позвоночных могут встречаться соответствующие эмбриональные структуры, но это не то же самое.
3. Волосяной покров и теплокровность относятся к характерным признакам млекопитающих.

Ответ: человека с млекопитающими объединяют молочные железы, волосяной покров и теплокровность. Жаберные щели у взрослого человека к таким признакам не относятся. При проверке важно не смешивать особенности развития зародыша с признаками взрослого организма.

Задача 2. Сравните кисть человека и переднюю конечность человекообразной обезьяны по строению и функции. Укажите два сходства и одно различие. Здесь нужно отдельно назвать общий план строения и приспособления, связанные с образом жизни, а не объявлять конечности одинаковыми. Сопоставление строения с функцией помогает объяснить различие.

1. Обе конечности имеют сходный план строения, характерный для передних конечностей позвоночных: в них есть кости и суставы, соединённые в общую систему.
2. У человека и человекообразных обезьян кисть способна захватывать предметы; в этом участвует большой палец, который может противопоставляться другим пальцам.
3. Различие связано с использованием конечности: кисть человека особенно приспособлена к точным манипуляциям, а у человекообразных обезьян передние конечности участвуют также в лазании и передвижении.

Ответ: сходства — общий план строения и хватательная функция кисти; различие — преобладающее использование кисти человека для точных действий, тогда как у обезьян передние конечности выполняют больше функций при передвижении. Такое сравнение показывает, как общий план может изменяться в связи с образом жизни. Оно не означает, что кисти полностью одинаковы.

Задача 3. Даны данные о сходстве последовательностей ДНК человека и нескольких видов приматов. Объясните, как определить, какие виды эволюционно ближе к человеку, и почему сходство не доказывает происхождение одного современного вида от другого. Для ответа нужно использовать молекулярные данные как свидетельство родства, но не путать близость родства с прямым происхождением. Сравнение должно относиться к сопоставимым последовательностям.

1. Сравните одинаковые участки ДНК человека и каждого вида, подсчитав совпадения или различия.
2. Виды с большим числом совпадений и меньшим числом различий обычно имеют более близкое родство с человеком; вывод надёжнее, если он согласуется с другими молекулярными и анатомическими данными.
3. Сходство объясняется наследованием ДНК от общего предка. Оно не показывает, что один из ныне живущих видов является предком другого: современные виды продолжали эволюционировать по разным линиям.

Ответ: ближе к человеку обычно тот из сравниваемых видов, чьи сопоставимые последовательности ДНК отличаются меньше. Это свидетельствует об общем предке и относительной близости родства, но не о прямом происхождении человека от современного вида приматов. Для вывода учитывают не только одно совпадение, но и весь комплекс данных.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что сходство доказывает происхождение человека от ныне живущих обезьян. Так думают, потому что человекообразные обезьяны действительно близки человеку по многим признакам, но близкое родство не равно отношениям «предок — потомок». Проверка: представьте дерево родства — две современные ветви могут иметь общего предка, не происходя одна от другой.

Ошибка: принимать одинаковую функцию органов за доказательство их общего происхождения. Это происходит, когда сравнивают только результат работы, не рассматривая устройство органов и их развитие. Для проверки выясните, совпадают ли план строения и происхождение: именно они важны при определении гомологии, а не одна лишь функция.

Ошибка: смешивать признаки всех млекопитающих с особенностями приматов или человекообразных обезьян. Такое смешение возникает, если не учитывать, что систематические группы вложены одна в другую и каждая имеет свой набор характерных признаков. Проверьте себя вопросом: признак относится ко всему классу, к отряду приматов или только к более узкой группе?

Ошибка: считать сходство ДНК полной идентичностью видов. Большое число общих последовательностей указывает на родство, но не отменяет различий в наследственном материале, строении и образе жизни. Чтобы проверить вывод, отделяйте утверждение «виды близки эволюционно» от утверждения «виды одинаковы» — первое может быть верным, второе из сходства ДНК не следует.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о систематике животных, признаках позвоночных и млекопитающих, а также об основных этапах эмбрионального развития. Эти сведения позволяют определить место человека в классификации и понять, почему сходство зародышей рассматривают как свидетельство родства. Тема служит основой для изучения доказательств эволюции и антропогенеза — происхождения и эволюции человека. При дальнейшем разборе важно различать общих предков и современные виды.

Что запомнить

• Человек относится к царству животных, типу хордовых, классу млекопитающих и отряду приматов.
• Общие черты человека и животных связаны с общностью происхождения.
• У человека и других приматов сходны многие особенности строения и физиологии.
• Сходство зародышевого развития и молекулярных признаков подтверждает эволюционное родство.
• Человек не произошёл от современных человекообразных обезьян: у них были общие предки.
• Сходство не исключает существенных различий между человеком и другими животными.